رقاقة محلول التبريد السائل الحراري
تقلل كثافة الترانزستور المتزايدة من استهلاك الطاقة للرقاقة ، لكن الكثافة العالية للترانزستورات ستجعل الحرارة أكثر تركيزًا ، ولا يمكن تجاهل مشكلة تبديد الحرارة. لطالما ابتلي الجميع ، بما في ذلك الشركات ، بتبديد الحرارة للرقائق عالية الأداء. بالإضافة إلى نظام التبريد التقليدي بالإضافة إلى نظام تكييف الهواء ، فإن التبريد بالسوائل يعد أيضًا خيارًا فعالاً للغاية. ومع ذلك ، فإن تكييف الهواء وتبريده سيجلب استهلاكًا ضخمًا للطاقة. اختارت Microsoft وضع خادم مركز البيانات في البحر لتحسين كفاءة تبديد الحرارة.
تكمن صعوبة تثبيت التبريد السائل على الشريحة في دمج القناة السائلة مباشرة في تصميم الشريحة. يعتقد الباحثون أن الحل المستقبلي هو السماح بتدفق المياه بين دوائر الساندويتش. على الرغم من أن الأمر يبدو بسيطًا ، إلا أنه من الصعب جدًا تنفيذه عمليًا. في الوقت الحاضر ، يعد الغمر في سائل غير موصل لتبديد الحرارة مفيدًا جدًا للرقائق التي تستخدم تقنية التكديس ، ولكن استخدام هذه التقنية في الرقائق التقليدية سيصبح مكلفًا للغاية ويصعب تحقيق الإنتاج الضخم.
اقترح TSMC ثلاث قنوات مختلفة من السيليكون وأجرى اختبارات المحاكاة ذات الصلة. في أول طريقة للتبريد المباشر بالمياه ، سيكون للماء قناة دوران خاصة به ويتم حفره مباشرة في الشريحة ؛ والثاني هو أن قناة المياه محفورة في طبقة السيليكون أعلى الرقاقة ، وتستخدم طبقة مادة الواجهة الحرارية (TIM) من الثور (انصهار أكسيد السيليكون) لنقل الحرارة من الشريحة إلى طبقة التبريد المائي ؛ آخرها هو استبدال طبقة مادة الواجهة الحرارية بمعدن سائل بسيط ورخيص. من حيث التأثير ، الطريقة الأولى هي الأفضل والطريقة الثانية هي الطريقة الثانية.
يعتبر تبريد سائل الرقاقة اتجاهًا مهمًا لحل تبديد الحرارة بأشباه الموصلات في المستقبل. بعد كل شيء ، ستجعل الترانزستورات عالية الكثافة وتقنية التغليف ثلاثية الأبعاد في المستقبل حرارة الرقاقة من المستوى إلى ثلاثي الأبعاد ، الأمر الذي لن يجعل الحرارة أكثر تركيزًا فحسب ، بل سيجعل التراص متعدد الطبقات نقل الحرارة أكثر صعوبة. في مواجهة مشاكل تبديد الحرارة المتزايدة التركيز ، قد يكون نظام تبريد المياه بالرقائق وتبديد الحرارة طريقة جيدة لحل مشكلة المشكلات الحرارية للرقاقة.
